→ → Биометрические методы защиты. Что такое биометрические системы защиты? Что может быть использовано в биометрических системах

Биометрические методы защиты. Что такое биометрические системы защиты? Что может быть использовано в биометрических системах

Тема нашей научно-практической работы «Биометрические методы защиты информации».

Проблема информационной безопасности, начиная от отдельного человека до государства, в настоящее время является весьма актуальной.

Защиту информации следует рассматривать как комплекс мер, включающих организационные, технические, юридические, программные, оперативные, страховые и даже морально-этические меры.

В данной работе мы исследовали современное развивающееся направление защиты информации – биометрические методы и применяемые на их основе системы защиты.

Задачи.

В ходе исследования нам предстояло решить следующие задачи:

  • теоретически изучить биометрические методы защиты информации;
  • исследовать их практическое применение.

Предметом нашего исследования стали современные системы контроля и управления доступом, различные биометрические системы идентификации личности.

Объектом исследования стали литературные источники, Интернет источники, беседы со специалистами

Результатом нашей работы являются предложения по использованию современных технологий идентификации личности. Они позволят в целом укрепить систему информационной безопасности офисов, компаний, организаций.

Технологии биометрической идентификации позволяют проводить идентификацию физиологических особенностей человека, а не ключа или карточки.

Биометрическая идентификация - это способ идентификации личности по отдельным специфическим биометрическим признакам, присущим конкретному человеку

Этой проблеме уделяется большое внимание на международных форумах, проходящих как в нашей стране, так и за рубежом.

В г. Москве на специализированном форуме «Технологии безопасности» 14 февраля 2012г в Международном выставочном центре демонстрировались самые популярные и новые оборудования контроля доступа и учёта рабочего времени распознавания по отпечатку пальца, геометрии лица и RFID, биометрические замки и многое другое.

Нами было исследовано большое количество методов, их обилие нас просто поразило.

К основным статистическим методам мы отнесли:

идентификацию по капиллярному рисунку на пальцах, радужной оболочке, геометрии лица, сетчатке глаза человека, рисунку вен руки. Так же мы выделили ряд динамических методов: идентификация по голосу, сердечный ритм, походка.

Отпечатки пальцев

Каждый человек имеет уникальный папиллярный узор отпечатков. Особенности папиллярного узора у каждого человека преобразовываются в уникальный код, «Коды отпечатков пальцев» хранятся в базе данных.

Преимущества метода

Высокая достоверность

Низкая стоимость устройств

Достаточно простая процедура сканирования отпечатка.

Недостатки метода

Папиллярный узор отпечатка пальца очень легко повреждается мелкими царапинами, порезами;

Радужная оболочка

Рисунок радужки окончательно формируется в возрасте около двух лет и практически не изменяется в течение жизни, кроме сильных травм.

Преимущества метода:

Статистическая надежность метода;

Захват изображения радужной оболочки можно производить на расстоянии от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Радужная оболочка защищена от повреждений роговицей

Большое количество методов противодействия подделкам.

Недостатки метода:

Цена такой системы выше стоимости сканера отпечатка.

Геометрия лица

Эти методы основаны на том, что черты лица и форма черепа каждого человека индивидуальны. Данная область делится на два направления: 2D-распознавание и 3D-распознавание.

2D-распознавание лица - один из самых неэффективных методов биометрии. Появился он довольно давно и применялся, в основном, в криминалистике. В последствии появились компьютерные 3D версии метода.

Преимущества метода

При 2D-распознавании не требуется дорогостоящее оборудование;

Распознавания на значительных расстояниях от камеры.

Недостатки метода

Низкая статистическая достоверность;

Предъявляются требования к освещению (например, не удается регистрировать лица входящих с улицы людей в солнечный день);

Обязательно фронтальное изображение лица

Выражение лица должно быть нейтральным.

Венозный рисунок руки

Это новая технология в сфере биометрии. Инфракрасная камера делает снимки внешней или внутренней стороны руки. Рисунок вен формируется благодаря тому, что гемоглобин крови поглощает инфракрасное излучение. В результате вены видны на камере в виде черных линий.

Преимущества метода

Отсутствие необходимости контактировать со сканирующим устройством;

Высокая достоверность

Недостатки метода

Недопустима засветка сканера солнечными лучами

Метод менее изучен.

Сетчатка глаза

Метод, основанный на сканировании сетчатки глаза до последнего времени считался самым надежным методом биометрической идентификации.

Преимущества метода:

Высокий уровень статистической надежности;

Мала вероятность разработки способа их «обмана»;

Бесконтактный метод снятия данных.

Недостатки метода:

Сложная при использовании система;

Высокая стоимость системы;

Недостаточно развит метод.

Технологии практического применения биометрии

При исследовании данной темы мы собрали достаточно информации о биометрической защите. Мы пришли к выводу, что современные биометрические решения сопровождаются стабильным ростом. На рынке наблюдается слияние биометрических компаний, владеющих разными технологиями. Поэтому появление совмещенных устройств – вопрос времени.

Большим шагом для повышения надежности систем биометрической идентификации является объединение считывания различных типов биометрических идентификаторов в одном устройстве.

Сканирование нескольких идентификаторов уже осуществляется при выдаче виз для поездки в США.

Существуют различные прогнозы по развитию биометрического рынка в будущем, однако в целом можно сказать о его дальнейшем росте. Так, идентификации по отпечаткам пальцев отводят в ближайшие годы все еще более половины рынка. Далее следует распознавание по геометрии лица и радужной оболочке. За ними идут остальные методы распознавания: геометрия руки, рисунок вен, голос, подпись.

Нельзя сказать, что биометрические системы защиты являются новыми. Однако нужно признать, что за последнее время эти технологии шагнули далеко вперед, что делает их перспективным направлением не только в обеспечении информационной безопасности, но и важным фактором успешной работы служб обеспечения безопасности.

Исследованные нами решения могут быть использованы как дополнительный фактор идентификации, а это особенно важно для комплексной защиты информации.

Для подтверждения личности пользователя биометрические системы защиты используют то, что принадлежит человеку от природы – уникальный рисунок радужки глаза, сосудов сетчатки, отпечатка пальца, ладони, почерк, голос и т.п. Ввод этих данных заменяет ввод привычных пароля и пассфразы.

Технология биометрической защиты существует довольно давно, но массовое распространение она получила лишь недавно с появлением в смартфонах сканера отпечатков пальцев (Touch ID).

Каковы преимущества биометрической защиты?

  • Двухфакторная аутентификация. Традиционно большинство людей пользуются паролями для защиты своих устройств от вмешательства чужих лиц. Это единственный способ обезопасить себя, если гаджет не оснащен Touch ID или Face ID.

Двухфакторная аутентификация вынуждает пользователя подтверждать свою личность двумя разными способами, и это делает взлом устройства практически невозможным. Например, если смартфон был украден, и вору удалось раздобыть от него пароль, для разблокировки ему также понадобится отпечаток пальца владельца. Незаметно отсканировать чужой палец и создать его сверхточную 3D-модель из материала, близкого к коже – это процесс нереальный на бытовом уровне.

  • Сложность обхода. Биометрическую защиту сложно обойти. Дело в том, что упомянутые характеристики (рисунок радужки, отпечатка пальца) уникальны для каждого человека. Даже у близких родственников они разные. Разумеется, сканер допускает некоторую погрешность, но вероятность, что украденное устройство попадет к человеку, чьи биометрические данные на 99,99% совпадают с данными владельца, практически равна нулю.

Есть ли у биометрической защиты недостатки?

Высокая степень защиты, которую дают биометрические сканеры, совсем не говорит о том, что хакеры не пытаются ее обойти. И иногда их попытки успешны. Биометрический спуфинг, намеренное подражание биометрическим атрибутам человека, большая проблема для сотрудников безопасности. Например, злоумышленники могут использовать специальные ручки и бумагу, фиксирующие силу нажима при письме, чтобы потом использовать эти данные для входа в систему, где требуется рукописный ввод.

Смартфон от Apple, защищенный Face ID, может без труда разблокировать близнец хозяина. Также были случаи обхода блокировки iPhone X путем использования гипсовой маски. Однако это не повод считать, что Apple недостаточно сильно вложилась в защиту своих пользователей. Конечно, Face ID далек от военных и промышленных защитных сканеров, но его задача – защита пользователей на бытовом уровне, и с этим он прекрасно справляется.

Максимальную безопасность дают комбинированные системы биометрической защиты, которые используют несколько разных видов подтверждения личности (например, скан радужки глаза + голосовое подтверждение). Технология anti-spoofing от AuthenTec может измерять свойства кожи пальца, помещенной на датчик во время сканирования. Это запатентованная технология, которая обеспечивает высокую точность проверки.

Как биометрическая защита будет развиваться в будущем?

Уже сегодня видно, что на бытовом уровне использование средств биометрической аутентификации растет. Если 2-3 года назад сканером отпечатков пальцев оснащались только премиальные смартфоны, то теперь эта технология стала доступна идля устройств низкой ценовой категории.

С появлением десятой модели iPhone и технологии Face ID аутентификация вышлана новый уровень. Согласно исследованиям Juniper, к 2019 году будет загружено более 770 миллионов приложений биометрической аутентификации по сравнению с 6 миллионами, загруженными в 2017. Биометрическая безопасность уже является популярной технологией для защиты данных в банковских и финансовых компаниях.

Презентацию к данной лекции можно скачать .

Простая идентификация личности. Комбинация параметров лица, голоса и жестов для более точной идентификации. Интеграция возможностей модулей Intel Perceptual Computing SDK для реализации многоуровневой системы информационной безопасности, основанной на биометрической информации.

В данной лекции дается введение в предмет биометрических систем защиты информации, рассматривается принцип действия, методы и применение на практике. Обзор готовых решений и их сравнение. Рассматриваются основные алгоритмы идентификации личности. Возможности SDK по созданию биометрических методов защиты информации.

4.1. Описание предметной области

Существует большое разнообразие методов идентификации и многие из них получили широкое коммерческое применение. На сегодняшний день в основе наиболее распространенных технологий верификации и идентификации лежит использование паролей и персональных идентификаторов ( personal identification number - PIN ) или документов типа паспорта, водительских прав. Однако такие системы слишком уязвимы и могут легко пострадать от подделки, воровства и других факторов. Поэтому все больший интерес вызывают методы биометрической идентификации, позволяющие определить личность человека по его физиологическим характеристикам путем распознания по заранее сохраненным образцам.

Диапазон проблем, решение которых может быть найдено с использованием новых технологий, чрезвычайно широк:

  • предотвратить проникновение злоумышленников на охраняемые территории и в помещения за счет подделки, кражи документов, карт, паролей;
  • ограничить доступ к информации и обеспечить персональную ответственность за ее сохранность;
  • обеспечить допуск к ответственным объектам только сертифицированных специалистов;
  • процесс распознавания, благодаря интуитивности программного и аппаратного интерфейса, понятен и доступен людям любого возраста и не знает языковых барьеров;
  • избежать накладных расходов, связанных с эксплуатацией систем контроля доступа (карты, ключи);
  • исключить неудобства, связанные с утерей, порчей или элементарным забыванием ключей, карт, паролей;
  • организовать учет доступа и посещаемости сотрудников.

Кроме того, важным фактором надежности является то, что она абсолютно никак не зависит от пользователя. При использовании парольной защиты человек может использовать короткое ключевое слово или держать бумажку с подсказкой под клавиатурой компьютера. При использовании аппаратных ключей недобросовестный пользователь будет недостаточно строго следить за своим токеном, в результате чего устройство может попасть в руки злоумышленника. В биометрических же системах от человека не зависит ничего. Еще одним фактором, положительно влияющим на надежность биометрических систем, является простота идентификации для пользователя. Дело в том, что, например, сканирование отпечатка пальца требует от человека меньшего труда, чем ввод пароля. А поэтому проводить эту процедуру можно не только перед началом работы, но и во время ее выполнения, что, естественно, повышает надежность защиты. Особенно актуально в этом случае использование сканеров, совмещенных с компьютерными устройствами. Так, например, есть мыши, при использовании которых большой палец пользователя всегда лежит на сканере. Поэтому система может постоянно проводить идентификацию, причем человек не только не будет приостанавливать работу, но и вообще ничего не заметит. В современном мире, к сожалению, продается практически все, в том числе и доступ к конфиденциальной информации. Тем более что человек, передавший идентификационные данные злоумышленнику, практически ничем не рискует. Про пароль можно сказать, что его подобрали, а про смарт-карту, что ее вытащили из кармана. В случае же использования биометрической защиты подобной ситуации уже не произойдет.

Выбор отраслей, наиболее перспективных для внедрения биометрии, с точки зрения аналитиков, зависит, прежде всего, от сочетания двух параметров: безопасности (или защищенности) и целесообразности использования именно этого средства контроля или защиты. Главное место по соответствию этим параметрам, бесспорно, занимают финансовая и промышленная сфера, правительственные и военные учреждения, медицинская и авиационная отрасли, закрытые стратегические объекты. Данной группе потребителей биометрических систем безопасности в первую очередь важно не допустить неавторизованного пользователя из числа своих сотрудников к неразрешенной для него операции , а также важно постоянно подтверждать авторство каждой операции . Современная система безопасности уже не может обходиться не только без привычных средств, гарантирующих защищенность объекта, но и без биометрии. Также биометрические технологии используются для контроля доступа в компьютерных, сетевых системах, различных информационных хранилищах, банках данных и др.

Биометрические методы защиты информации становятся актуальней с каждым годом. С развитием техники: сканеров, фото и видеокамер спектр задач, решаемых с помощью биометрии, расширяется, а использование методов биометрии становится популярнее. Например, банки, кредитные и другие финансовые организации служат для их клиентов символом надежности и доверия. Чтобы оправдать эти ожидания, финансовые институты все больше внимание уделяют идентификации пользователей и персонала, активно применяя биометрические технологии. Некоторые варианты использования биометрических методов:

  • надежная идентификация пользователей различных финансовых сервисов, в т.ч. онлайновых и мобильных (преобладает идентификация по отпечаткам пальцев, активно развиваются технологии распознавания по рисунку вен на ладони и пальце и идентификация по голосу клиентов, обращающихся в колл-центры);
  • предотвращение мошенничеств и махинаций с кредитными и дебетовыми картами и другими платежными инструментами (замена PIN-кода распознаванием биометрических параметров, которые невозможно похитить, "подсмотреть", клонировать);
  • повышение качества обслуживания и его комфорта (биометрические банкоматы);
  • контроль физического доступа в здания и помещения банков, а также к депозитарным ячейкам, сейфам, хранилищам (с возможностью биометрической идентификации, как сотрудника банка, так и клиента-пользователя ячейки);
  • защита информационных систем и ресурсов банковских и других кредитных организаций.

4.2. Биометрические системы защиты информации

Биометрические системы защиты информации - системы контроля доступа, основанные на идентификации и аутентификации человека по биологическим признакам, таким как структура ДНК, рисунок радужной оболочки глаза, сетчатка глаза, геометрия и температурная карта лица, отпечаток пальца, геометрия ладони. Также эти методы аутентификации человека называют статистическими методами, так как основаны на физиологических характеристиках человека, присутствующих от рождения и до смерти, находящиеся при нем в течение всей его жизни, и которые не могут быть потеряны или украдены. Часто используются еще и уникальные динамические методы биометрической аутентификации - подпись, клавиатурный почерк, голос и походка, которые основаны на поведенческих характеристиках людей.

Понятие " биометрия " появилось в конце девятнадцатого века. Разработкой технологий для распознавания образов по различным биометрическим характеристикам начали заниматься уже достаточно давно, начало было положено в 60-е годы прошлого века. Значительных успехов в разработке теоретических основ этих технологий добились наши соотечественники. Однако практические результаты получены в основном на западе и совсем недавно. В конце двадцатого века интерес к биометрии значительно вырос благодаря тому, что мощность современных компьютеров и усовершенствованные алгоритмы позволили создать продукты, которые по своим характеристикам и соотношению стали доступны и интересны широкому кругу пользователей. Отрасль науки нашла свое применение в разработках новых технологий безопасности. Например, биометрическая система может контролировать доступ к информации и хранилищам в банках, ее можно использовать на предприятиях, занятых обработкой ценной информации, для защиты ЭВМ, средств связи и т. д.

Суть биометрических систем сводится к использованию компьютерных систем распознавания личности по уникальному генетическому коду человека. Биометрические системы безопасности позволяют автоматически распознавать человека по его физиологическим или поведенческим характеристикам.


Рис. 4.1.

Описание работы биометрических систем:

Все биометрические системы работают по одинаковой схеме. Вначале, происходит процесс записи, в результате которого система запоминает образец биометрической характеристики. Некоторые биометрические системы делают несколько образцов для более подробного запечатления биометрической характеристики. Полученная информация обрабатывается и преобразуется в математический код. Биометрические системы информационной безопасности используют биометрические методы идентификации и аутентификации пользователей. Идентификация по биометрической системы проходит в четыре стадии:

  • Регистрация идентификатора - сведение о физиологической или поведенческой характеристике преобразуется в форму, доступную компьютерным технологиям, и вносятся в память биометрической системы;
  • Выделение - из вновь предъявленного идентификатора выделяются уникальные признаки, анализируемые системой;
  • Сравнение - сопоставляются сведения о вновь предъявленном и ранее зарегистрированном идентификаторе;
  • Решение - выносится заключение о том, совпадают или не совпадают вновь предъявленный идентификатор.

Заключение о совпадении/несовпадении идентификаторов может затем транслироваться другим системам (контроля доступа, защиты информации и т. д), которые далее действуют на основе полученной информации.

Одна из самых важных характеристик систем защиты информации, основанных на биометрических технологиях, является высокая надежность , то есть способность системы достоверно различать биометрические характеристики, принадлежащие разным людям, и надежно находить совпадения. В биометрии эти параметры называются ошибкой первого рода ( False Reject Rate , FRR ) и ошибкой второго рода ( False Accept Rate , FAR ). Первое число характеризует вероятность отказа доступа человеку, имеющему доступ , второе - вероятность ложного совпадения биометрических характеристик двух людей. Подделать папиллярный узор пальца человека или радужную оболочку глаза очень сложно. Так что возникновение "ошибок второго рода" (то есть предоставление доступа человеку, не имеющему на это право) практически исключено. Однако, под воздействием некоторых факторов биологические особенности, по которым производится идентификация личности, могут изменяться. Например, человек может простудиться, в результате чего его голос поменяется до неузнаваемости. Поэтому частота появлений "ошибок первого рода" (отказ в доступе человеку, имеющему на это право) в биометрических системах достаточно велика. Система тем лучше, чем меньше значение FRR при одинаковых значениях FAR . Иногда используется и сравнительная характеристика EER ( Equal Error Rate ), определяющая точку, в которой графики FRR и FAR пересекаются. Но она далеко не всегда репрезентативна. При использовании биометрических систем, особенно системы распознавания по лицу, даже при введении корректных биометрических характеристик не всегда решение об аутентификации верно. Это связано с рядом особенностей и, в первую очередь , с тем, что многие биометрические характеристики могут изменяться. Существует определенная степень вероятности ошибки системы. Причем при использовании различных технологий ошибка может существенно различаться. Для систем контроля доступа при использовании биометрических технологий необходимо определить, что важнее не пропустить "чужого" или пропустить всех "своих".


Рис. 4.2.

Не только FAR и FRR определяют качество биометрической системы. Если бы это было только так, то лидирующей технологией было бы распознавание людей по ДНК, для которой FAR и FRR стремятся к нулю. Но ведь очевидно, что эта технология не применима на сегодняшнем этапе развития человечества. Поэтому важной характеристикой является устойчивость к муляжу, скорость работы и стоимость системы. Не стоит забывать и то, что биометрическая характеристика человека может изменяться со временем, так что если она неустойчива - это существенный минус. Также важным фактором для пользователей биометрических технологий в системах безопасности является простота использования. Человек, характеристики которого сканируются, не должен при этом испытывать никаких неудобств. В этом плане наиболее интересным методом является, безусловно, технология распознавания по лицу. Правда, в этом случае возникают иные проблемы, связанные в первую очередь , с точностью работы системы.

Обычно биометрическая система состоит из двух модулей: модуль регистрации и модуль идентификации.

Модуль регистрации "обучает" систему идентифицировать конкретного человека. На этапе регистрации видеокамера или иные датчики сканируют человека для того, чтобы создать цифровое представление его облика. В результате сканирования чего формируются несколько изображений. В идеальном случае, эти изображения будут иметь слегка различные ракурсы и выражения лица, что позволит получить более точные данные. Специальный программный модуль обрабатывает это представление и определяет характерные особенности личности, затем создает шаблон . Существуют некоторые части лица, которые практически не изменяются с течением времени, это, например, верхние очертания глазниц, области окружающие скулы, и края рта. Большинство алгоритмов, разработанных для биометрических технологий, позволяют учитывать возможные изменения в прическе человека, так как они не используют для анализа области лица выше границы роста волос. Шаблон изображения каждого пользователя хранится в базе данных биометрической системы.

Модуль идентификации получает от видеокамеры изображение человека и преобразует его в тот же цифровой формат, в котором хранится шаблон . Полученные данные сравниваются с хранимым в базе данных шаблоном для того, чтобы определить, соответствуют ли эти изображения друг другу. Степень подобия, требуемая для проверки, представляет собой некий порог, который может быть отрегулирован для различного типа персонала, мощности PC , времени суток и ряда иных факторов.

Идентификация может выполняться в виде верификации, аутентификации или распознавания. При верификации подтверждается идентичность полученных данных и шаблона, хранимого в базе данных. Аутентификация - подтверждает соответствие изображения, получаемого от видеокамеры одному из шаблонов, хранящихся в базе данных. При распознавании, если полученные характеристики и один из хранимых шаблонов оказываются одинаковыми, то система идентифицирует человека с соответствующим шаблоном.

4.3. Обзор готовых решений

4.3.1. ИКАР Лаб: комплекс криминалистического исследования фонограмм речи

Аппаратно-программный комплекс ИКАР Лаб предназначен для решения широкого круга задач анализа звуковой информации, востребованного в специализированных подразделениях правоохранительных органов, лабораториях и центрах судебной экспертизы, службах расследования летных происшествий, исследовательских и учебных центрах. Первая версия продукта была выпущена в 1993 году и явилась результатом совместной работы ведущих аудиоэкспертов и разработчиков программного обеспечения. Входящие в состав комплекса специализированные программные средства обеспечивают высокое качество визуального представления фонограмм речи. Современные алгоритмы голосовой биометрии и мощные инструменты автоматизации всех видов исследования фонограмм речи позволяют экспертам существенно повысить надежность и эффективность экспертиз. Входящая в комплекс программа SIS II обладает уникальными инструментами для идентификационного исследования: сравнительное исследование диктора, записи голоса и речи которого предоставлены на экспертизу и образцов голоса и речи подозреваемого. Идентификационная фоноскопическая экспертиза основывается на теории уникальности голоса и речи каждого человека. Анатомическое факторы: строение органов артикуляции, форма речевого тракта и ротовой полости, а также внешние факторы: навыки речи, региональные особенности, дефекты и др.

Биометрические алгоритмы и экспертные модули позволяют автоматизировать и формализовать многие процессы фоноскопического идентификационного исследования, такие как поиск одинаковых слов, поиск одинаковых звуков, отбор сравниваемых звуковых и мелодических фрагментов, сравнение дикторов по формантам и основному тону, аудитивные и лингвистические типы анализа. Результаты по каждому методу исследования представляются в виде численных показателей общего идентификационного решения.

Программа состоит из ряда модулей, с помощью которых производится сравнение в режиме "один-к-одному". Модуль "Сравнения формант" основан на термине фонетики - форманте, обозначающий акустическую характеристику звуков речи (прежде всего гласных), связанную с уровнем частоты голосового тона и образующую тембр звука. Процесс идентификации с использованием модуля "Сравнения формант" может быть разделен на два этапа: cначала эксперт осуществляет поиск и отбор опорных звуковых фрагментов, а после того как опорные фрагменты для известного и неизвестного дикторов набраны, эксперт может начать сравнение. Модуль автоматически рассчитывает внутридикторскую и междикторскую вариативность формантных траекторий для выбранных звуков и принимает решение о положительной/отрицательной идентификации или неопределенном результате. Также модуль позволяет визуально сравнить распределения выбранных звуков на скаттерограмме.

Модуль "Сравнение Основного Тона" позволяет автоматизировать процесс идентификации дикторов с помощью метода анализа мелодического контура. Метод предназначен для сравнения речевых образцов на основе параметров реализации однотипных элементов структуры мелодического контура. Для анализа предусмотрено 18 типов фрагментов контура и 15 параметров их описания, включая значения минимума, среднего, максимума, скорости изменения тона, эксцесса, скоса и др. Модуль возвращает результаты сравнения в виде процентного совпадения для каждого из параметров и принимает решение о положительной/отрицательной идентификации или неопределенном результате. Все данные могут экспортироваться в текстовый отчет.

Модуль автоматической идентификации позволяет производить сравнение в режиме "один-к-одному" с использованием алгоритмов:

  • Спектрально-форматный;
  • Статистика основного тона;
  • Смесь Гауссовых распределений;

Вероятности совпадения и различия дикторов рассчитываются не только для каждого из методов, но и для их совокупности. Все результаты сравнения речевых сигналов двух файлах, получаемые в модуле автоматической идентификации, основаны на выделении в них идентификационно значимых признаков и вычислении меры близости между полученными наборами признаков и вычислений меры близости полученных наборов признаков между собой. Для каждого значения этой меры близости во время периода обучения модуля автоматического сравнения были получены вероятности совпадения и различия дикторов, речь которых содержалась в сравниваемых файлах. Эти вероятности были получены разработчиками на большой обучающей выборке фонограмм: десятки тысяч дикторов, различные каналы звукозаписи, множество сессий звукозаписи, разнообразный тип речевого материала. Применение статистических данных к единичному случаю сравнения файл-файл требует учета возможного разброса получаемых значений меры близости двух файлов и соответствующей ей вероятности совпадения/различия дикторов в зависимости от различных деталей ситуации произнесения речи. Для таких величин в математической статистике предложено использовать понятие доверительного интервала. Модуль автоматического сравнения выводит численные результаты с учетом доверительных интервалов различных уровней, что позволяет пользователю увидеть не только среднюю надежность метода, но и наихудший результат, полученный на обучающей базе. Высокая надежность биометрического движка, разработанного компанией ЦРТ, была подтверждена испытаниями NIST (National Institute of Standards and Technology)

  • Некоторые методы сравнения являются полуавтоматическими (лингвистический и аудитивный анализы)

    • Современная наука не стоит на месте. Все чаще и чаще требуется качественная защита для устройств, чтобы тот, кто случайно ими завладел, не смог в полной мере воспользоваться информацией. Кроме этого, методы охраны информации от используются не только в повседневной жизни.

    Кроме ввода паролей в цифровом виде, применяются и более индивидуализированные биометрические системы защиты.

    Что это такое?

    Ранее такая система применялась только в ограниченных случаях, для защиты наиболее важных стратегических объектов.

    Затем, после 11 сентября 2011 года, пришли к выводу, что такой и доступа может быть применен не только в этих областях, но и в других сферах.

    Таким образом, приемы идентификации человека стали незаменимыми в ряду методов борьбы с мошенничеством и терроризмом, а также в таких областях, как:

    Биометрические системы доступа к технологиям связи, сетевым и компьютерным базам;

    Базы данных;

    Контроль доступа в хранилища информации и др.

    У каждого человека есть набор характеристик, которые не меняются со временем, или такие, которые могут модифицироваться, но при этом принадлежать только конкретному лицу. В связи с этим можно выделить следующие параметры биометрических систем, которые используются в этих технологиях:

    Статические - отпечатки пальцев, фотографирование ушных раковин, сканирование сетчатки глаза и другие.

    Технологии биометрики в перспективе заменят обычные методы аутентификации человека по паспорту, так как встроенные чипы, карты и тому подобные новшества научных технологий будут внедряться не только в данный документ, но и в другие.

    Небольшое отступление по поводу способов распознавания личности:

    - Идентификация - один ко многим; образец сравнивается со всеми имеющимися по определенным параметрам.

    - Аутентификация - один к одному; образец сравнивается с ранее полученным материалом. При этом лицо может быть известно, полученные данные человека сравниваются с имеющимся в базе образцом параметра этого лица;

    Как работают биометрические системы защиты

    Для того чтобы создать базу под определенного человека, необходимо считать его биологические индивидуальные параметры специальным устройством.

    Система запоминает полученный образец биометрической характеристики (процесс записи). При этом, возможно, потребуется сделать несколько образцов для составления более точного контрольного значения параметра. Информация, которая получена системой, преобразовывается в математический код.

    Помимо создания образца, система может запросить произвести дополнительные действия для того, чтобы объединить личный идентификатор (ПИН-код или смарт-карту) и биометрический образец. В дальнейшем, когда происходит сканирование на предмет соответствия, система сравнивает полученные данные, сравнивая математический код с уже записанными. Если они совпадают, что это значит, что аутентификация прошла успешно.

    Возможные ошибки

    Система может выдавать ошибки, в отличии от распознавания по паролям или электронным ключам. В этом случае различают следующие виды выдачи неверной информации:

    Ошибка 1 рода: коэффициент ложного доступа (FAR) - одно лицо может быть принято за другое;

    Ошибка 2 рода: коэффициент ложного отказа в доступе (FRR) - человек не распознается в системе.

    Для того чтобы исключить, к примеру, ошибки данного уровня, необходимо пересечение показателей FAR и FRR. Однако это невозможно, так как для этого нужно было бы проводить идентификацию человека по ДНК.

    Отпечатки пальцев

    На данный момент наиболее известен метод биометрики. При получении паспорта современные граждане России в обязательном порядке проходят процедуру снятия отпечатков пальцев для внесения их в личную карточку.

    Данный метод основан на неповторимости пальцев и используется уже достаточно длительное время, начиная с криминалистики (дактилоскопия). Сканируя пальцы, система переводит образец в своеобразный код, который затем сравнивается с существующим идентификатором.

    Как правило, алгоритмы обработки информации используют индивидуальное расположение определенных точек, которые содержат отпечатки пальцев - разветвления, окончание линии узора и т. д. Время, которое занимает перевод изображения в код и выдача результата, обычно составляет около 1 секунды.

    Оборудование, в том числе и программное обеспечение для него, производятся на данный момент в комплексе и стоят относительно недорого.

    Возникновение ошибок при сканировании пальцев руки (или обеих рук) возникают довольно часто в том случае, если:

    Присутствует несвойственная влажность или сухость пальцев.

    Руки обработаны химическими элементами, которые затрудняют идентификацию.

    Есть микротрещины или царапины.

    Имеется большой и непрерывный поток информации. К примеру, это возможно на предприятии, где доступ к рабочему месту осуществляется при помощи дактилоскопа. Так как поток людей значительный, система может давать сбой.

    Наиболее известные компании, которые занимаются системами распознавания отпечатков пальцев: Bayometric Inc., SecuGen. В России над этим работают: "Сонда", BioLink, "СмартЛок" и др.

    Глазная радужная оболочка

    Рисунок оболочки формируется на 36 неделе внутриутробного развития, устанавливается к двум месяцам и не меняется на протяжении жизни. Биометрические системы идентификации по радужной оболочке являются не только наиболее точными среди других в этом ряду, но и одними из самых дорогих.

    Преимущество способа состоит в том, что сканирование, то есть захват изображения, может происходить как на расстоянии 10 см, так и на 10-метровом удалении.

    При фиксации изображения данные о расположении определенных точек на радужке глаза передаются в вычислитель, который затем выдает информацию о возможности допуска. Скорость обработки сведений о радужке человека составляет около 500 мс.

    На данный момент данная система распознавания на биометрическом рынке занимает не более 9% от общего числа таких способов идентификации. В то же время доля рынка, которую занимают технологии по отпечаткам пальцев, составляет более 50%.

    Сканеры, позволяющие захватывать и обрабатывать радужку глаза, имеют довольно сложную конструкцию и ПО, а поэтому на такие устройства установлена высокая цена. Кроме этого, монополистом в производстве систем распознавания человека изначально являлась компания Iridian. Затем на рынок стали заходить и другие крупные компании, которые уже занимались производством компонентов различных устройств.

    Таким образом, на данный момент в России существуют следующие компании, которые формируют системы распознавания человека по радужке глаза: AOptix, SRI International. Однако данные фирмы не предоставляют показателей по количеству ошибок 1 и 2 рода, поэтому не факт, что что система не защищена от подделок.

    Геометрия лица

    Существуют биометрические системы безопасности, связанные с распознаванием по лицу в 2D и 3D-режимах. Вообще считается, что черты лица каждого человека уникальны и не меняются в течение жизни. Неизменными остаются такие характеристики, как расстояния между определенными точками, форма и т. д.

    2D-режим является статическим способом идентификации. При фиксации изображения необходимо, что человек не двигался. Имеют также значение фон, наличие усов, бороды, яркий свет и другие факторы, которые мешают системе распознать лицо. Это означает, что при любых неточностях выданный результат будет неверным.

    На данный момент этот метод не особо популярен из-за своей низкой точности и применяется только в мультимодальной (перекрестной) биометрии, представляющая собой совокупность способов распознавания человека по лицу и голосу одновременно. Биометрические системы защиты могут включать в себя и другие модули - по ДНК, отпечаткам пальцев и другие. Кроме этого, перекрестный способ не требует контакта с человеком, которого необходимо идентифицировать, что позволяет распознавать людей по фотографии и голосу, записанных на технические устройства.

    3D-метод имеет совершенно другие входящие параметры, поэтому нельзя его сравнивать с 2D-технологией. При записывании образа используется лицо в динамике. Система, фиксируя каждое изображение, создает 3D-модель, с которой затем сравниваются полученные данные.

    В этом случае используется специальная сетка, которая проецируется на лицо человека. Биометрические системы защиты, делая несколько кадров в секунду, обрабатывают изображение входящим в них программным обеспечением. На первом этапе создания образа ПО отбрасывает неподходящие изображения, где плохо видно лицо или присутствуют вторичные предметы.

    Затем программа определяет и игнорирует лишние предметы (очки, прическа и др.). Антропометрические особенности лица выделяются и запоминаются, генерируя уникальный код, который заносится в специальное хранилище данных. Время захвата изображения составляет около 2 секунд.

    Однако, несмотря на преимущество метода 3D перед 2D-способом, любые существенные помехи на лице или изменение мимики ухудшают статистическую надежность данной технологии.

    На сегодняшний день биометрические технологии распознавания по лицу применяются наряду с наиболее известными вышеописанными методами, составляя приблизительно 20% всего рынка биометрических технологий.

    Компании, которые занимаются разработкой и внедрением технологии идентификации по лицу: Geometrix, Inc., Bioscrypt, Cognitec Systems GmbH. В России над этим вопросом работают следующие фирмы: Artec Group, Vocord (2D-метод) и другие, менее крупные производители.

    Вены ладони

    Лет 10-15 назад пришла новая технология биометрической идентификации - распознавание по венам руки. Это стало возможным благодаря тому, что гемоглобин, находящийся в крови, интенсивно поглощает инфракрасное излучение.

    Специальная камера ИК фотографирует ладонь, в результате чего на снимке появляется сетка вен. Данное изображение обрабатывается ПО, и выдается результат.

    Расположение вен на руке сравнимо с особенностями радужки глаза - их линии и структура не меняются со временем. Достоверность данного метода тоже можно соотнести с результатами, полученными при идентификации при помощи радужной оболочки.

    Контактировать для захвата изображения считывающим устройством не нужно, однако использование этого настоящего метода требует соблюдения некоторых условий, при которых результат будет наиболее точным: невозможно получить его, если, к примеру, сфотографировать руку на улице. Также во время сканирования нельзя засвечивать камеру. Конечный результат будет неточным, если имеются возрастные заболевания.

    Распространение метода на рынке составляет всего около 5%, однако к нему проявляется большой интерес со стороны крупных компаний, которые уже разрабатывали биометрические технологии: TDSi, Veid Pte. Ltd., Hitachi VeinID.

    Сетчатка глаза

    Сканирование рисунка капилляров на поверхности сетчатки считается самым достоверным методом идентификации. Он сочетает в себе наилучшие характеристики биометрических технологий распознавания человека по радужке глаз и венам руки.

    Единственный момент, когда метод может дать неточные результаты - катаракта. В основном же сетчатка имеет неизменяемую структуру на протяжении всей жизни.

    Минус этой системы заключается в том, что сканирование сетчатки глаза производится тогда, когда человек не двигается. Сложная по своему применению технология предусматривает длительное время обработки результатов.

    Ввиду высокой стоимости биометрическая система не имеет достаточного распространения, однако дает самые точные результаты из всех предложенных на рынке методов сканирования человеческих особенностей.

    Руки

    Ранее популярный способ идентификации по геометрии рук становится менее применяемым, так как дает наиболее низкие результаты по сравнению с другими методиками. При сканировании фотографируются пальцы, определяются их длина, соотношение между узлами и другие индивидуальные параметры.

    Форма ушей

    Специалисты говорят о том, что все существующие методы идентификации не настолько точны, как распознавание человека по Однако есть способ определения личности по ДНК, но в этом случае происходит тесный контакт с людьми, поэтому его считают неэтичным.

    Исследователь Марк Никсон из Великобритании заявляет, что методы данного уровня - биометрические системы нового поколения, они дают самые точные результаты. В отличии от сетчатки, радужки или пальцев, на которых могут с большой долей вероятности появиться посторонние параметры, затрудняющие идентификацию, на ушах такого не бывает. Сформированное в детстве, ухо только растет, не изменяясь по своим основным точкам.

    Метод идентификации человека по органу слуха изобретатель назвал «лучевое преобразование изображения». Данная технология предусматривает захват изображения лучами разного цвета, что затем переводится в математический код.

    Однако, по словам ученого, у его метода существуют и отрицательные стороны. К примеру, получению четкого изображения могут помешать волосы, которые закрывают уши, ошибочно выбранный ракурс и другие неточности.

    Технология сканирования уха не заменит собой такой известный и привычный способ идентификации, как отпечатки пальцев, однако может использоваться наряду с ним.

    Полагают, что это увеличит надежность распознавания людей. Особенно важной является совокупность различных методов (мультимодальная) в поимке преступников, считает ученый. В результате опытов и исследований надеются создать ПО, которое будет использоваться в суде для однозначной идентификации виновных лиц по изображению.

    Голос человека

    Идентификация личности может быть проведена как на месте, так и удаленным способом, при помощи технологии распознавания голоса.

    При разговоре, к примеру, по телефону, система сравнивает данный параметр с имеющимися в базе и находит похожие образцы в процентном отношении. Полное совпадение означает, что личность установлена, то есть произошла идентификация по голосу.

    Для того чтобы получить доступ к чему-либо традиционным способом, необходимо ответить на определенные вопросы, обеспечивающие безопасность. Это цифровой код, девичья фамилия матери и другие текстовые пароли.

    Современные исследование в данной области показывают, что этой информацией довольно легко завладеть, поэтому могут применяться такие способы идентификации, как голосовая биометрия. При этом проверке подлежит не знание кодов, а личность человека.

    Для этого клиенту нужно произнести какую-либо кодовую фразу или начать разговаривать. Система распознает голос звонящего и проверяет его принадлежность этому человеку - является ли он тем, за кого себя выдает.

    Биометрические системы защиты информации данного типа не требуют дорогостоящего оборудования, в этом заключается их преимущество. Кроме этого, для проведения сканирования голоса системой не нужно иметь специальных знаний, так как устройство самостоятельно выдает результат по типу "истина - ложь".

    По почерку

    Идентификация человека по способу написания букв имеет место практически в любой сфере жизни, где необходимо ставить подпись. Это происходит, к примеру, в банке, когда специалист сличает образец, сформированный при открытии счета, с подписями, проставленными при очередном посещении.

    Точность этого способа невысокая, так как идентификация происходит не с помощью математического кода, как в предыдущих, а простым сравнением. Здесь высок уровень субъективного восприятия. Кроме этого, почерк с возрастом сильно меняется, что зачастую затрудняет распознавание.

    Лучше в этом случае использовать автоматические системы, которые позволят определить не только видимые совпадения, но и другие отличительные черты написания слов, такие как наклон, расстояние между точками и другие характерные особенности.

    Проблема идентификации личности при допуске к закрытой информации или объекту всегда была ключевой. Магнитные карты, электронные пропуска, кодированные радиосообщения можно подделать, ключи можно потерять, при особом желании даже внешность можно изменить. Но целый ряд биометрических параметров является абсолютно уникальным для человека.

    Где применяется биометрическая защита


    Современные биометрические системы дают высокую надежность аутентификации объекта. Обеспечивают контроль доступа в следующих сферах:

    • Передача и получение конфиденциальной информации личного или коммерческого характера;
    • Регистрация и вход на электронное рабочее место;
    • Осуществление удаленных банковских операций;
    • Защита баз данных и любой конфиденциальной информации на электронных носителях;
    • Пропускные системы в помещения с ограниченным доступом.

    Уровень угрозы безопасности со стороны террористов и криминальных элементов привел к широкому использованию биометрических систем защиты и управления контролем доступа не только в государственных организациях или больших корпорациях, но и у частных лиц. В быту наиболее широко такое оборудование применяется в системах доступа и технологиях управления типа «умный дом».

    К биометрической системе защиты относятся

    Биометрические характеристики являются очень удобным способом аутентификации человека, так как обладают высокой степенью защиты (сложно подделать) и их невозможно украсть, забыть или потерять. Все современные метолы биометрической аутентификации можно разделить на две категории:


    1. Статистические , к ним относят уникальные физиологические характеристики, которые неизменно присутствуют с человеком всю его жизнь. Наиболее распространенный параметр – дактилоскопический отпечаток;
    2. Динамические – основаны на приобретенных поведенческих особенностях. Как правило, выражаются в подсознательных повторяемых движениях при воспроизведении какого либо процесса. Наиболее распространенные – графологические параметры (индивидуальность почерка).

    Статистические методы


    ВАЖНО! На основании установлено, что в отличии от радужной оболочки глаза сетчатка на протяжении жизни человека может существенно изменяться.

    Сканер сетчатки глаза, производство компании LG


    Динамические методы


    • Довольно простой метод, для которого не требуется специализированная аппаратура. Часто используется в системах умный дом в качестве командного интерфейса. Для построения голосовых шаблонов используются частотные или статистические параметры голоса: интонация, высота звука, голосовая модуляция и т. д. Для повышения уровня безопасности применяется комбинирование параметров.

    Система имеет ряд существенных недостатков, которые делают ее широкое применение нецелесообразным. К основным недостаткам относится:

    • Возможность записи голосового пароля при помощи направленного микрофона злоумышленниками;
    • Низкая вариативность идентификации. У каждого человека голос изменяется не только с возрастом, но и по состоянию здоровья, под воздействием настроения и т.п.

    В системах умный дом голосовую идентификацию целесообразно использовать для контроля доступа в помещения со средним уровнем секретности или управления различными приборами: , освещение, система отопления, управление шторами и жалюзями и т.п.

    • Графологическая аутентификация. Основана на анализе рукописного почерка. Ключевым параметром является рефлекторное движение кисти руки при подписании документа. Для снятия информации используются специальные стилусы имеющие чувствительные сенсоры регистрирующие давление на поверхность. В зависимости от требуемого уровня защиты могут сравниваться следующие параметры:
    • Шаблон подписи — сама картинка сверяется с той, что находится в памяти устройства;
    • Динамические параметры – сравнивается скорость подписи с имеющейся статистической информацией.

    ВАЖНО! Как правило, в современных системах безопасности и СКУР для идентификации используются сразу несколько методов. К примеру, дактилоскопия с одновременным измерением параметров руки. Такой метод существенно повышает надежность системы и предотвращает возможность подделки.

    Видео — Как обезопасить биометрические системы идентификации?

    Производители систем защиты информации

    На данный момент на рынке биометрических систем, которые может себе позволить рядовой пользователь лидируют несколько компаний.


    ZK7500 биометрический USB считыватель отпечатков пальцев используется для контроля доступа в ПК

    Использование биометрических систем в бизнесе и не только существенно поднимет уровень безопасности, но и способствует укреплению трудовой дисциплины на предприятии или в офисе. В быту биометрические сканеры применяются гораздо реже из-за их высокой стоимости, но с увеличением предложения большинство этих устройств вскоре станет доступно рядовому пользователю.

     

     
    Это интересно: